package com.example.simplecalculator;

import android.util.Log;

public class CalculatorUtil {

    /**
     * 计算方法：
     * 从头开始扫描字符串，如果是数字，直接入数字栈，如果是符号则分情况讨论：
     * （1）如果符号栈为空，则直接入栈
     * （2）如果当前符号优先级小于等于符号栈顶元素优先级，则从数字栈取两个数字，从符号栈弹出栈顶符号，并将计算的结果压入数字栈，然后把该符号入栈。
     * （3）如果当前符号优先级大于符号栈顶符号优先级，则直接入栈。
     * 当字符串扫描完毕后，则循环弹出计算，并将结果入数字栈。最后数字栈只剩一个数字，这就是表达式的结果。
     *
     * @param expression 需要计算的字符串
     * @return 计算结果
     */
    public static Integer calculation(String expression) {
        //创建两个栈，数栈，一个符号栈
        ArrayStack numStack = new ArrayStack(50);
        ArrayStack operStack = new ArrayStack(30);
        //定义需要的相关变量
        int index = 0; //用于扫描
        int num1;
        int num2;
        int oper;
        int res;
        char ch; //将每次扫描得到char保存到ch
        String keepNum = ""; //用于拼接多位数
        //开始while循环的扫描expression
        while (true) {
            //依次得到expression的每一个字符
            ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            //判断ch是什么，然后做相应的处理
            if (operStack.isOper(ch)) {//如果是运算符
                //判断当前的符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty()) {
                    //如果符号栈有操作符，就进行比较,如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符,就需要从数栈中pop出两个数,
                    //在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //把运算的结果如数栈
                        numStack.push(res);
                        //然后将当前的操作符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        //如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符， 就直接入符号栈.
                        operStack.push(ch);
                    }
                } else {
                    //如果为空直接入符号栈..
                    operStack.push(ch); // 1 + 3
                }
            } else { //如果是数，则直接入数栈
                //numStack.push(ch - 48); //? "1+3" '1' => 1
                //分析思路
                //1. 当处理多位数时，不能发现是一个数就立即入栈，因为他可能是多位数
                //2. 在处理数，需要向expression的表达式的index 后再看一位,如果是数就进行扫描，如果是符号才入栈
                //3. 因此我们需要定义一个变量 字符串，用于拼接
                //处理多位数
                keepNum += ch;
                //如果ch已经是expression的最后一位，就直接入栈
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                } else {
                    //判断下一个字符是不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则入栈
                    //注意是看后一位，不是index++
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
                        //如果后一位是运算符，则入栈 keepNum = "1" 或者 "123"
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //重要的!!!!!!, keepNum清空
                        keepNum = "";
                    }
                }
            }
            //让index + 1, 并判断是否扫描到expression最后.
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }
        //当表达式扫描完毕，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行.
        while (true) {
            //如果符号栈为空，则计算到最后的结果, 数栈中只有一个数字【结果】
            if (operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);//入栈
        }
        //将数栈的最后数，pop出，就是结果
        int res2 = numStack.pop();
        return res2;
    }


    //定义一个 ArrayStack 表示栈, 需要扩展功能
    static class ArrayStack {
        private int maxSize; // 栈的大小
        private int[] stack; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
        private int top = -1;// top表示栈顶，初始化为-1

        //构造器
        public ArrayStack(int maxSize) {
            this.maxSize = maxSize;
            stack = new int[this.maxSize];
        }

        //增加一个方法，可以返回当前栈顶的值,
        public int peek() {
            return stack[top];
        }

        //栈满
        public boolean isFull() {
            return top == maxSize - 1;
        }

        //栈空
        public boolean isEmpty() {
            return top == -1;
        }

        //入栈-push
        public void push(int value) {
            //先判断栈是否满
            if (isFull()) {
                Log.d("测试", "栈满");
                return;
            }
            top++;
            stack[top] = value;
        }

        //出栈pop, 将栈顶的数据返回
        public int pop() {
            //先判断栈是否空
            if (isEmpty()) {
                //抛出异常
                throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
            }
            int value = stack[top];
            top--;
            return value;
        }

        //显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
        public void list() {
            if (isEmpty()) {
                Log.d("测试", "栈空，没有数据~~");
                return;
            }
            //需要从栈顶开始显示数据
            for (int i = top; i >= 0; i--) {
                Log.d("测试", "stack[i]=" + stack[i]);
            }
        }

        //返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定, 优先级使用数字表示
        //数字越大，则优先级就越高.
        public int priority(int oper) {
            if (oper == '×' || oper == '÷') {
                return 1;
            } else if (oper == '+' || oper == '-') {
                return 0;
            } else {
                return -1;  // 假定目前的表达式只有 +, - , * , /
            }
        }

        //判断是不是一个运算符
        public boolean isOper(char val) {
            return val == '+' || val == '-' || val == '×' || val == '÷';
        }

        //计算方法
        public int cal(int num1, int num2, int oper) {
            int res = 0; // res 用于存放计算的结果
            switch (oper) {
                case '+':
                    res = num1 + num2;
                    break;
                case '-':
                    res = num2 - num1;// 注意顺序
                    break;
                case '×':
                    res = num1 * num2;
                    break;
                case '÷':
                    res = num2 / num1;
                    break;
                default:
                    break;
            }
            return res;
        }
    }

}
